1,3-PDO生产技术突破 - 微生物发酵法成为经济高效且环境友好的1,3-PDO生产技术 替代了存在使用有毒物质、需高压等条件的化学合成法 [2] - 江南大学团队通过系统代谢工程改造肺炎克雷伯菌菌株FMME-51 在48小时内生产138.6 g/L 1,3-PDO 产量达到0.52g/g 且无需额外添加VB12 [2] - 以粗甘油为底物时1,3-PDO产量达到122.7 g/L 这是迄今为止已报道的微生物1,3-丙二醇产量和产率最高的菌株 [2] 副产物优化与基因改造 - 通过破坏或下调副产物合成相关基因 菌株FMME-14在摇瓶实验中1,3-PDO效价最高达到3.38 g/L [6] - 提高合成途径酶表达量可显著增强菌株的1,3-PDO生产性能 [6] - 菌株FMME-01在48小时内生产1,3-PDO 67.2 g/L 甘油产率达0.36 g/g 但会产生多种副产物降低产率 [6] 细胞耐受性提升 - 通过筛选1,3-PDO响应型启动子并进行短期进化实验 获得最优菌株FMME-38 其1,3-PDO IC₅₀值为130 g/L 耐受性提升62.5% [9][10] - 在5 L发酵罐中发酵48小时后 FMME-38的OD₆₀₀、1,3-PDO效价与产率分别为18.84、109.5 g/L和0.45 g/g 细胞死亡率降低41.2% [10] - 对细胞膜组成的改造及1,3-PDO耐受性的提升在增强工程菌株的细胞耐受性与生产性能中发挥关键作用 [10] VB12合成与NADH再生优化 - 通过整合VB12合成靶基因(cobB、cobS、cobC)到基因组中 发酵24小时时FMME-48的VB12浓度达50.8 μg/L 1,3-PDO效价达到118.3 g/L 产率达到0.46 g/g [14] - 构建动态NADH调控系统 FMME-51的NADH/NAD⁺比值较FMME-48提升31.3% 摇瓶实验中1,3-PDO效价达4.85 g/L 较FMME-48提升12.3% [14] - 增强VB12生物合成与甘油代谢相关基因表达提升了甘油利用率 显著增加了1,3-PDO产量 [14] 发酵工艺优化 - 通过优化甘油流加速率与pH 1,3-PDO效价提升至131.5 g/L 转化率达0.51 g/g 较优化前分别提升5.0%、8.5% [19] - 将pH维持在6.8时 1,3-PDO效价可提升至135.9 g/L [19] - 整合优化条件后 FMME-51的1,3-PDO效价达138.6 g/L 转化效率达0.52 g/g 较FMME-01分别显著提升118.6%、44.5% [20] 副产物控制与工业化潜力 - 优化后副产物水平大幅降低 2,3-BDO、乙酸、乳酸、乙醇浓度分别降至8.2、7.4、0、0 g/L 较FMME-01分别降低55.0%、51.6%、100%、100% [20] - 以粗甘油为底物时 FMME-51的1,3-PDO效价达122.7 g/L 对粗甘油的产率为0.42 g/g 生产强度为2.56 g/(L・h) [20] - 菌株生长未受粗甘油中有毒化合物影响 展现出较强的耐受性和工业化规模生产潜力 [20]